M01927

31

безрозмірну концентрацію g , котра мусить бути або менша за одиницю, або дорівнювати одиниці. Цю величину можна обчислити за формулою:

	g = ∑n i=1	Ci	≤ 1
		ГДКi

або у розгорнутому виді

g =	Ci	+	С2	+	Сn	≤ 1
	ГДК1		ГДК2		ГДКn

де Сі – концентрація і-го компоненту в газі, мг/м3 ;

ГДКі – гранично допустима концентрація і-го компоненту у суміші, мг/м3 .

Концентрацію шкідливих речовин в багатьох випадках можна встановити експресним методом за допомогою газоаналізаторів. Ці прилади оснащені індикаторними трубками, що наповнені твердим носієм (силікагелем, алюміній оксидом, фарфором, склом та ін.), обробленим реактивними реагентами, які під впливом газівзабруднювачів повітря змінюють свій колір.

Концентрацію компоненту повітряного середовища, що визначається, знаходять за зміною інтенсивності забарвлення (колориметричні індикаторні трубки) або зміною довжини забарвленого індикаторного порошку (лінійно-колористичні індикаторні трубки). У вітчизняній практиці більш широко застосовується лінійно-колористичний метод аналізу.Точність методу залежить від умов проведення аналізу і відносна похибка не мусить перевищувати ± 35 % в інтервалі концентрацій, що складають від 0,5 до 2 значень ГДК, та ± 25 %, якщо концентрація більше двох значень ГДК.

Головні переваги цього методу: швидкість проведення аналізу та отримання результатів безпосередньо на місці відбору проби повітря; простота методу та апаратури; мала маса, комплектність та невисока вартість апаратури; достатня чутливість і точність аналізу; відсутність регулювання і настроювання апаратури перед проведенням аналізу; відсутність джерел електричної або теплової енергії. Вказані особливості цього методу контролю сприяють широкому застосуванню його у промисловості.

32

6.2Контрольні запитання

1.Які шкідливі домішки можуть знаходитись у повітрі робочої зони промислового підприємства (машинобудівна галузь, металургійний комбінат, гараж, будівельний майданчик)?

2.Що означає термін ГДК робочої зони?

3.Які ще існують види ГДК шкідливих речовин в атмосферному повітрі? Наведіть їх визначення.

4.Якими методами очищують повітряне середовище?

6.3Матеріали, інструменти, прилади, обладнання

Газоаналізатор універсальний УГ-2; секундомір.

6.4Вказівки з техніки безбеки

Суворо дотримуватися вимог при роботі з газоаналізатором універсальним УГ-2.

6.5 Порядок проведення лабораторної роботи

Дослід 1.Визначення вмісту карбон (ІІ) оксиду у повітрі робочої зони.

Метод визначення чадного газу ґрунтується на окисненні карбон (ІІ) оксиду калій іодатом (V) у кислому середовищі з утворенням продуктів реакції від зеленого до темно-коричневого кольору в залежності від концентрації СО у повітрі. Цим методом можна вимірювати концентрації СО у повітрі від 6,25 до 62,5·103 мг/м3 (або від 0,0005 до 5 об’ємних відсотків). ГДКр.з(СО) = 20 мг/м 3.

Ознайомитись з устроєм газоаналізатору універсального УГ-2 (рис.6.1) та принципом відбору проб повітря. Під наглядом викладача підготувати прилад до вимірювання. Індикаторні трубки заповнити відповідними індикаторними порошками.

Відкрити кришку газоаналізатора УГ-2, відвести фіксатор, вийняти з гнізда шток (3) і встановити його у направляючу втулку(11). Потім стискати сильфон (2) доти, поки кінець фіксатора не попаде у верхнє поглиблення у канавці штока, а індикаторну трубку (8) приєднати до гумової трубки (7) і розмістити у точці відбору проби (на відстані 50 см від голови працюючого робітника). При наявності у повітрі газів або пари, що заважають визначенню, уловити їх за допомогою допоміжної трубки (9), яку встановити перед індикаторною. Вимірювання потрібно починати не пізніше, ніж через 1 хв після

	33
9
8	4
	3
	11
6	10
	1
7
	5
	2

1 – корпус пристрою; 2 – гумовий сильфон; 3 – шток; 4 – позначення об’єму повітря, яке пропускається під час аналізу; 5 – пружина;

6 – штуцер; 7 – гумова трубка; 8 – індикаторна трубка; 9 – допоміжна трубка; 10 – фіксатор; 11 – нерухома втулка .

Рис. 6.1 Газоаналізатор універсальний УГ – 2 .

розгерметизації трубки. Натискаючи однією рукою на головку штока, другою відвести фіксатор. Як тільки шток почне рухатися, фіксатор відпустити та увімкнути секундомір. Загальний час проходження повітря повинен відповідати умовам, які наведено у табл. 6.1.

34

Таблиця 6.1 – Деякі шкідливі компоненти повітряного середовища і умови їх визначення.

Газ (пара), який	Об’єм	Межі		Час ходу		Час про-
визначається	повітря,	вимірювань,		штоку,		ходження
	см 3	мг/м 3			с	повітря, с
Нітроген оксиди	300	2,5 – 50		220	– 300	420
Амоніак	200	2,5 – 30		30	– 60	120
Ацетилен	300	50 – 1400		260	– 300	420
Бензин	300	100	– 2000	180	– 240	420
Сульфур (ІV) оксид	300	5	– 30	110	– 160	300
Дигідроген сульфур	300	5	– 30	140	– 200	300
Толуол	300	25	– 500	200	– 230	420
Вуглеводні нафти	300	100	– 1500	200	– 230	420
Карбон (ІІ) оксид	200	5 – 120		180	– 240	420
Хлор	300	0,5 – 15		150	– 240	300
Етитловий ефір	400	100	– 3000	405	– 435	600
Ксилол	300	25-500		100-132		240

Концентрацію досліджуваного газу знайти, суміщуючи нижню межу стовпчика забарвленого порошку в індикаторній трубці з нульовою відміткою вимірювальної шкали. Цифра на шкалі, що співпадає з верхнею межею забарвленого стовпчика порошку, вказує концентрацію речовини, що визначається у повітрі робочої зони.

За кінцевий результат вимірювання приймають середньоарифметичне значення послідовних одиничних вимірювань концентрації газу, що визначався, і приводять його до стандартних умов за формулою:

cct	=	ct (273 + tn )	101.3	, мг/м3
			p
	(273 + 20)

де ct – результат вимірювань концентрації шкідливої речовини при певній температурі та тискові повітря, мг/м3;

tn – температура повітря, оС; p – тиск повітря, кПа.

35

Дослід 2.Визначення вмісту оксидів нітрогену у повітрі робочої зони.

Визначення вмісту оксидів нітрогену базується на послідовному окисненні NO до NО2 калій перманганатом у кислому середовищі та окисненні калій йодиду нітроген(ІV) оксидом з отриманням комплексу синього кольору. Діапазон вимірювання від 2,05 до 102,6 мг/м3 (або від 0,0001 до 5 об’ємних відсотків). ГДКр.з( NxOy) = 2 мг/м 3.

Дослід 3.Визначення вмісту сульфур (IV) оксиду у повітрі робочої зони.

Метод визначення кількості SO2 ґрунтується на окисненні сульфур (ІV) оксиду калій йодатом (V) у присутності крохмалю зі зміною кольору індикаторного порошку з сіро-синього на білий. Діапазон вимірювання від 5,7 до 200 мг/м 3 (або від 0,0002 до 0,007 об’ємних відсотків). ГДКр.з(SO2) = 10 мг/м 3.

Зміст звіту

Визначити вміст шкідливих речовин у повітрі робочої зони і порівняти з ГДКр.з. Розв’язати задачі.

Задача 1. Чи буде небезпечною сумісна дія сірчистого газу та нітроген (ІV) оксиду, якщо їх концентрація у промислових газах

дорівнює c1 і c2? Варіанти завдань

№	мг/м3		№	мг/м3		№	мг/м3
	с1	с2		с1	с2		с1	с2
1	0,04	0,018	7	0,03	0,017	13	0,01	0,011
2	0,02	0,015	8	0,03	0,018	14	0,02	0,017
3	0,01	0,016	9	0,03	0,019	15	0,02	0,018
4	0,03	0,016	10	0,01	0,018	16	0,02	0,019
5	0,04	0,016	11	0,01	0,010	17	0,02	0,010
6	0,04	0,017	12	0,01	0,019	18	0,02	0,011

Задача 2. Якою повинна бути концентрація оксиду вуглецю(ІІ) c1 у повітрі при концентраціях сірчистого ангідриду c2 і сірководню c3 , щоб суміш трьох газів була не шкідливою (при умові, що сумісна дія двох газів є безпечною)?

При розрахунках використовувати формулу:

36

							c			c
			c1 = 1					+						ГДК1
					−	2				3
					ГДК2					ГДК3
Варіанти завдань
	№	мг/м3			№			мг/м3						№	мг/м3
		c2	c3				с2			с3					c2	c3
	1	0,015	0,0015		7		0,04			0,0021				13	0,035	0,0015
	2	0,03	0,0007		8		0,05			0,0021				14	0,04	0,0015
	3	0,01	0,0021		9		0,01			0,0015				15	0,05	0,0015
	4	0,02	0,0021		10		0,02			0,0015				16	0,01	0,0025
	5	0,025	0,0021		11		0,02			0,0015				17	0,02	0,0025
	6	0,035	0,0021		12		0,03			0,0015				18	0,05	0,0025

ГДК шкідливих речовин у повітрі наведено у додатку Б.

6.7Рекомендована література

1.Руководство по контролю вредных веществ в воздухе рабочей

зоны / С.И.Муравьева, М.И.Буковский, Е.К.Прохорова и др. – М.:

Химия, 1991. – 367 с.

2.Приклади та задачі з основ промислової екології / С.Х.Авраменко, М.Д.Волошин, Б.І.Мельников, В.М.Набівач. – Дніпродзержинськ, 1999. – 133 с.

3.Основи загальної екології: Підручник / Г.О.Білявський, М.М.Падун, Р.С.Фурдуй.- 2-е вид., зі змінами. К.: Либідь, 1995.- 368 с.

Лабораторна робота № 7 ВИЗНАЧЕННЯ ВМІСТУ РУХОМОГО ФОСФОРУ У

ҐРУНТІ

Мета роботи: ознайомитись з одним із методів визначення вмісту фосфору в вигляді рухомої форми у ґрунті.

7.1 Загальні відомості

Агроекосистема – це нестійка система зі штучно створеною чи збідненою видами природною спільнотою, що дає сільськогосподарську продукцію і не здатна тривалий час існувати без постійної підтримки людиною. Основним компонентом агроекосистеми є ґрунти - природні утворення, які характеризуються

37

родючістю, тобто здатністю забеспечувати рослини речовинами, необхідними для їх життєдіяльності, а також накопиченними водою і повітрям. Вивчення екологічного стану ґрунтів, у тому числі визначення їх хімічного складу, важлива і актуальна задача агроекології.

Подібно азоту і калію, фосфор належить до лімітуючих чинників, тому що він надзвичайно важливий елемент для живих організмів. Фосфор міститься в клітинах рослин і тварин. Наприклад, аденазинтрифосфатна кислота (АТФ), що є акумулятором енергії у живих організмах, відіграє провідну роль у синтезі нуклеїнових кислот. Завдяки їй клітина запасає, зберігає та використовує в міру необхідності енергію. Мінеральні фосфати забезпечують буферні властивості цитоплазми клітини, підтримують тургор тканин, а також виступають транспортною формою, у вигляді якої фосфор поглинається і пересувається у рослині.

Саме ґрунти є основним джерелом фосфору для рослин. У ґрунті фосфор міститься у вигляді мінеральних і органічних сполук. Рослинам доступні тількі ті з них, котрі розчинні у воді або слабких кислотах. Кількість рухомої, тобто легко розчинної фосфатної кислоти (у перерахунку на Р2О5) в грунті дуже мала, тому її визначають фізико-хімічними методами, які спираються на здатність фосфору утворювати з деякими реактивами забарвлені сполуки.

Якщо до розчину, що містить фосфати, додати молібдат амонію (NH4)6Mo7O24·4H2O у кислому середовищі утворюється фосфорномолібденова кислота Н7[Р(Мо2О7)6]. При взаємодії з нею відновників (Sn, SnCl2 або інших) виникає суміш комплексів, забарвлених у синій колір – молібденова блакить. Інтенсивність забарвлення пропорційна кількості фосфору і може бути виміряна різними методами, наприклад, за допомогою фотоелектроколориметра або еталонної шкали.

7.2Контрольні запитання

1.Наведіть визначення ґрунтів. Як вони утворюються і чим

характеризуються?

2.Які процеси призводять до деградації ґрунтів?

3.Поясніть сутність основних заходів охорони ґрунтів.

4.Чому фосфор належить до лімітуючих факторів для живих організмів?

38

5. Які фосфатні добрива Вам відомі? До чого може привести їх надмірне застосування?

7.3 Матеріали, інструмент прилади, обладнання

Вимірювальні колби на 100 мл, піпетки, олівець для скла, штативи з пробірками, хімічний стакан на 500 мл, вимірювальниі циліндри на 25 і 5 мл, конічні колби на 100 мл, воронки, фільтри.

Наважки (NH4)6Mo7O24·4H2O і СаНРО4·2Н2О; олов’яна паличка завдовжки 10 см та завтовшки 5 мм; розчини: 0,1 М і 0,2 М НСl;

дистильована вода.

7.4 Вказівки з техніки безпеки

Дотримуватись правил роботи з розчинами кислот.

7.5 Порядок проведення лаборатоної роботи

Заздалегідь приготувати молібденовий реактив і виготовити еталонну шкалу для визначення рухомого фосфору у ґрунті.

Приготування молібденового реактиву.

У хімічному стакані розчинити 10 г молібдату амонію у 100 мл кип'ячої дистильованої води. Гарячий розчин відфльтрувати і після охолодженя додати до нього 200 мл концентрованої хлоридної кислоти (ρ 1,19 г/см3) і 100 мл дистильованої води. Отриманий розчин зберігати у темній склянці. Безпосередньо перед використанням розвести його водою у 5 разів, отримуючи молібденовий реактив.

Виготовлення еталонної шкали для визначення рухомого фосфору у грунті. Зважити на аналітичних терезах 0,2423 г СаНРО4·2Н2О, і розчинити його у 1000 мл 0,2 М розчині хлоридної кислоти ( в 1 мл одержаного стандартного розчину міститься 0,1 мг Р2О5). У вісім понумерованих колб місткістю 100 мл послідовно додати указаний у табл.7.1 об'єм стандартного розчину гідрофосфату кальцію. Колби долити до риски 0,1 М розчином хлоридної кислоти і перемішати

Безпосередньо перед аналізом ґрунту відібрати із кожної колби по 5 мл у пробірки, що мають ті самі номери, що й вимірювальні колби, потім додати по 5 мл молібденового реактиву. Вміст пробірки розмішувати олов’яною паличкою протягом 20-30 с, поки не перестане зростати інтенсивність блакитного забарвлення. Замість використання олов'яної палички можна додати в кожну пробірку декілька крапель розчину хлорида олова (ІІ).

39

Табл. 7.1 - Еталонна шкала для визначення рухомого фосфору у

ґрунті		№ вимірювальних колб місткістю 100 мл
Показник
	1	2	3	4	5	6	7	8
Об'єм розчину
СаНРО4 , мл	2,5	5,0	10,0	15,0	20,0	30,0	40,0	50,0
Кількість Р2О5 у
100 мл робочого	0,25	0,5	1,0	1,5	2,0	3,0	4,0	5,0
зразкового
розчину, мг
Кількість Р2О5 у
100 г ґрунту, мг	1,25	2,5	5,0	7,5	10,0	15,0	20,0	25,0
Кількість Р2О5,
кг/ га	31,7	62,5	125,0	187,5	250,0	375,0	500,0	625,0

Хід визначення рухомого фосфору у ґрунті.

Зважити на технічних терезах 5 г повітряносухого грунту, перенести без втрат у конічну колбу на 100 мл і додати 25 мл 0,2 М HCl. Вміст колби енергійно струшувати протягом однієї хвилини, а потім профільтрувати крізь складчастий фільтр у другу чисту суху колбу, отримавши таким чином водну витяжку з грунту.

Відібрати 5 мл фільтрату у чисту пробірку, додати 5 мл молібденового реактиву і перемішувати олов’яною паличкою 20-30 секунд до появи сталого забарвлення. Порівняти колір розчину з еталонами і визначити вміст рухомого фосфору у ґрунті. Потім визначити потребу рослин, вирощуваних на досліджуваному ґрунті, у фосфатних добривах, скориставшись даними табл.7.2.

Табл.7.2 – Потреба рослин у фосфатних добривах

Кількість рухомого Р2О5

Потреба рослин

у 100 г ґрунту

у фосфатних добривах

менше 10

Велика

10 – 20

Середня

Результати

Більше 20

Мала

досліду занести до таблиці 7.3.

Таблиця 7.3 -

Результати аналізу грунту

Вміст

Потреба

№

Місце

№ робочого

Вміст Р2О5

відбору

зразкового

у 100 г

Р2О5 у кг

рослин

ґрунту

розчину

ґрунту

на 1 га

у фосфатних

добривах

40

7.7 Зміст звіту

Визначити вміст рухомого фосфору у ґрунті і потребу рослин у фосфатних добривах. Розв’язати задачу.

Задача. Промислове підприємсво розмістило відходи виробництва масою М при лімітній масі Мл на відстані L км від адміністративних меж населеного пункту. Визначити розмір платежів за розміщення відходів, враховуючи дані таблиць 7.4-7.6.

Розмір платежу за розміщення відходів визначається за формулою:

Прв = [(Нбі·Мл) + (Кк·Нбі·Мпл)] ·Ке·Ко·Км , грв де Нбі – базовий норматив платежу за розміщення відходів певного

класу токсичності в межах ліміту (згідно дозволу на розміщення), грв/т (табл. 7.4);

Мл – річна маса відходів певного класу у межах ліміту (згідно дозволу на розміщення, т;

Кк - коефіцієнт кратності за понадлімітне розміщення відходів, Кк вважати рівним 2;

Мпл – маса понадлімітного розміщення відходів, т; Ке – коефіцієнт екологічної цінності території: для зрошувальних

земель – 0,3; для лісостепу – 0,7; для чорноземних земель - 1,5; Ко – коефіцієнт, що враховує характер обладнання місця

розміщення відходів Табл.7.5); Км – коефіцієнт, що враховує відстань розміщення відходів від

населеного пункту (табл.7.6).

Таблиця 7.4 - Базові нормативи платежу за розміщення відходів

Клас токсин-	Ступінь небезпечності	Базовий норматив
ності відходів	відходів	платежу (Нбі), грн/т
I	Надзвичайно небезпечні	55,0
II	Високо небезпечні	2,0
III	Помірно небезпечні	0,5
IV	Мало небезпечні	0,2
V	Інертні	0,1
VI	Нетоксичні відходи гірничо-	0,02
	видобувної промисловості